固液分离 概述
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3) 物理化学分离法：利用物理的或化学工程达到分离。（如电解 electrolyse；萃取extraction）
固液分离利用最广泛和最多的是：机械分离和热分离二种，本课程将 重点介绍机械分离法 （沉降sedimentation和过滤filtration。
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8
固液分离的基本要点：使固液两相间产生相对运动
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1.1.3 固液分离方法的分类
固液分离方法按其作用原理可分为三类：
1) 机械分离法：利用机械力使液体与固体颗粒分离，可分为重力场、离 心力场、压力、沉淀浓缩及重力、真空、离心、压力过滤等方法；
2) 热力分离法：利用热能使水分汽化而与固体分离；（如蒸发 evaporation；结晶crystal）
3 《固液分离》
(英) 斯瓦罗夫斯基著；朱企新，金鼎五等译
出版社：化学工业出版社；出版时间： 1994年
4 《Handbook of separation techniques for chemical engineers》
主编：Schweitzer, Philip A.
出版社：World Publishing Corp.；出版时间：1990年
业部门。 生活中的固液分离操作也十分普遍。
www.whut.edu.com
4
随着现代化工业技术的发展，固液分离技术日益显现其重要性，它直 接关系到回收率的高低、环境治理的效果、投资的大小及生产作业的 难易等； 不同的工业部门、不同的工艺过程，其固液分离费用不一，通常固液 分离工艺费用占总工艺费用的10%-20%，投资费用占总投资费用的 30%-40%，能耗占20％左右； 发展并解决好固液分离工程具有重大经济和社会意义。
操作目的： a. 回收有价的固相（如：矿物加工中精矿的脱水，水冶过程中对有价金
属的回收）； b. 回收液相（如：矿物加工中尾水的循环利用，造纸纸浆的返回使用）； c. 同时回收两相（如：产品脱水后的回水利用）； d. 不回收任何一相（如：使某些废水达到排放标准排放）。
操作实质：固液两相的分离 目前发展趋势为同时回收固液两相。
液相：包括水、有机液体等牛顿流体和非牛顿流体。
人们将剪切应力与变形率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把 不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。（详细内容见第三章）
固体颗粒为分散相（被分散的物质），连续状态的液相为分散介质。
实现固液分离的必要条件（要点）？
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1.1.2 固液分离的目的
fP
QF
I FP
d
2 p
32
P L
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1.2 固液分离的辅助手段
1.2.1 分离助剂
在固液分离的效果不理想时，可以采用加入助滤剂的方式提高效率。助 滤剂一般为刚性、多孔、高渗透性粉粒，加入浆料后以提高过滤性能。
固液分离在矿物加工工程中的位置
选前作业
矿物加工
选后作业
破碎、磨矿、 干燥等
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选矿（重选、磁选、 浮选）
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固液分离（脱水、 沉降、过滤）
1.1 固液分离方法的分类
1.1.1 定义 操作对象：生产中的中间产品或最终产品的液相和固相
固相：具有一定体积和形状的颗粒，包括弹性体和塑性体；甚至包括酒 糟、糖渣、蛋白酶等。
本科教学课件
包申旭
sxbao@whut.edu.cn
2012年4月
教材及主要参考书
教材
《固液分离》
主编：孙体昌
出版社：中南大学出版社；出版时间：2011年
主要参考书
1 《固液分离》
杨守志，孙德堃，何方箴编著
出版社：冶金工业出版社；出版时间：2008年
2 《固液分离》
主编：罗茜
出版社：冶金工业出版社；出版时间： 1997年
a. 分离浆体性质的量参数；确定场梯度的强度参数。
1）过滤的量参数
QF
d
2 p
32
；
2）沉降的量参数
QS
d
2 p
18
( p
l )
；
3）重力场的强度参数 I G g ；
4）离心力场的强度参数 IC C
；
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5） 过滤时的压力梯度 I FP P / L ；
6） 在重力作用下
I FG g l / L ；
7） 在离心力作用下 I FC g l Z / L ；
其中：d p为颗粒直径； 为液体粘度； p、 l 分别为颗粒及
液体密度；g为重力加速度；C为离心加速度；P为过滤压
力；L为滤饼厚度；Z为离心力强度，Z C / g 。
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b. 所有的固-液分离方法或设备都基于两个参数的乘积：
重力浓缩/澄清速度：
S
QS
Ig
d
2 p
18
g( p
l )
重力过滤(gravity filtration)，线性过滤速率:
fG
QF
ห้องสมุดไป่ตู้
I FG
d
2 p
32
l
g
离心过滤(centrifugal filtration)，线性过滤速率:
fC
QF
I FC
d
2 p
32
l
gZ
压力过滤(真空、压滤)，线性过滤速率:
5 《固液两相过滤及分离技术》
（英）A.拉什顿等著，朱企新等译
出版社：化学工业出版社；出版时间：2005年
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2
教学方法及相关要求
课程教学方式 课堂讲授+课堂讨论+作业
课程教学要求 •上课时带好教材，认真听课，做好课堂笔记； •请假时需有请假条； •考试时可携带自己的参考书、笔记、计算器等，禁止互相借阅； •课堂笔记禁止复印，考试时发现视为舞弊。
1）液体受限而固体可自由运动（如：沉降、浮选、结晶、电解等） ; 2）固体受限而液体可自由运动（如：干燥、过滤、筛分、蒸发等） ； 3）固液两相同时运动（如水力旋流器、流态化分级设备等）。
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1.1.4 固液分离所包含的两类因素或参数
从统一的物理角度分析所有固液分离过程，所有的固液分 离均包含两类因素和参数
课程考核方式
期末开卷考试：70%； 平时成绩：30%（考勤：15%，课堂作业：15%）。
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Chapter 1 概述
固液分离（solid-liquid separation） ：把生产中含水的中间产品
或最终产物（包括排出物）的液相与固相分开。 广泛应用于矿业、湿法冶金、化工、制药、环境、生物制品等许多工
固液分离利用最广泛和最多的是：机械分离和热分离二种，本课程将 重点介绍机械分离法 （沉降sedimentation和过滤filtration。
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固液分离的基本要点：使固液两相间产生相对运动
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1.1.3 固液分离方法的分类
固液分离方法按其作用原理可分为三类：
1) 机械分离法：利用机械力使液体与固体颗粒分离，可分为重力场、离 心力场、压力、沉淀浓缩及重力、真空、离心、压力过滤等方法；
2) 热力分离法：利用热能使水分汽化而与固体分离；（如蒸发 evaporation；结晶crystal）
3 《固液分离》
(英) 斯瓦罗夫斯基著；朱企新，金鼎五等译
出版社：化学工业出版社；出版时间： 1994年
4 《Handbook of separation techniques for chemical engineers》
主编：Schweitzer, Philip A.
出版社：World Publishing Corp.；出版时间：1990年
业部门。 生活中的固液分离操作也十分普遍。
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随着现代化工业技术的发展，固液分离技术日益显现其重要性，它直 接关系到回收率的高低、环境治理的效果、投资的大小及生产作业的 难易等； 不同的工业部门、不同的工艺过程，其固液分离费用不一，通常固液 分离工艺费用占总工艺费用的10%-20%，投资费用占总投资费用的 30%-40%，能耗占20％左右； 发展并解决好固液分离工程具有重大经济和社会意义。
操作目的： a. 回收有价的固相（如：矿物加工中精矿的脱水，水冶过程中对有价金
属的回收）； b. 回收液相（如：矿物加工中尾水的循环利用，造纸纸浆的返回使用）； c. 同时回收两相（如：产品脱水后的回水利用）； d. 不回收任何一相（如：使某些废水达到排放标准排放）。
操作实质：固液两相的分离 目前发展趋势为同时回收固液两相。
液相：包括水、有机液体等牛顿流体和非牛顿流体。
人们将剪切应力与变形率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把 不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。（详细内容见第三章）
固体颗粒为分散相（被分散的物质），连续状态的液相为分散介质。
实现固液分离的必要条件（要点）？
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1.1.2 固液分离的目的
fP
QF
I FP
d
2 p
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P L
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1.2 固液分离的辅助手段
1.2.1 分离助剂
在固液分离的效果不理想时，可以采用加入助滤剂的方式提高效率。助 滤剂一般为刚性、多孔、高渗透性粉粒，加入浆料后以提高过滤性能。
固液分离在矿物加工工程中的位置
选前作业
矿物加工
选后作业
破碎、磨矿、 干燥等
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选矿（重选、磁选、 浮选）
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固液分离（脱水、 沉降、过滤）
1.1 固液分离方法的分类
1.1.1 定义 操作对象：生产中的中间产品或最终产品的液相和固相
固相：具有一定体积和形状的颗粒，包括弹性体和塑性体；甚至包括酒 糟、糖渣、蛋白酶等。
本科教学课件
包申旭
sxbao@whut.edu.cn
2012年4月
教材及主要参考书
教材
《固液分离》
主编：孙体昌
出版社：中南大学出版社；出版时间：2011年
主要参考书
1 《固液分离》
杨守志，孙德堃，何方箴编著
出版社：冶金工业出版社；出版时间：2008年
2 《固液分离》
主编：罗茜
出版社：冶金工业出版社；出版时间： 1997年
a. 分离浆体性质的量参数；确定场梯度的强度参数。
1）过滤的量参数
QF
d
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；
2）沉降的量参数
QS
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( p
l )
；
3）重力场的强度参数 I G g ；
4）离心力场的强度参数 IC C
；
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5） 过滤时的压力梯度 I FP P / L ；
6） 在重力作用下
I FG g l / L ；
7） 在离心力作用下 I FC g l Z / L ；
其中：d p为颗粒直径； 为液体粘度； p、 l 分别为颗粒及
液体密度；g为重力加速度；C为离心加速度；P为过滤压
力；L为滤饼厚度；Z为离心力强度，Z C / g 。
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b. 所有的固-液分离方法或设备都基于两个参数的乘积：
重力浓缩/澄清速度：
S
QS
Ig
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g( p
l )
重力过滤(gravity filtration)，线性过滤速率:
fG
QF
ห้องสมุดไป่ตู้
I FG
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l
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离心过滤(centrifugal filtration)，线性过滤速率:
fC
QF
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gZ
压力过滤(真空、压滤)，线性过滤速率:
5 《固液两相过滤及分离技术》
（英）A.拉什顿等著，朱企新等译
出版社：化学工业出版社；出版时间：2005年
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教学方法及相关要求
课程教学方式 课堂讲授+课堂讨论+作业
课程教学要求 •上课时带好教材，认真听课，做好课堂笔记； •请假时需有请假条； •考试时可携带自己的参考书、笔记、计算器等，禁止互相借阅； •课堂笔记禁止复印，考试时发现视为舞弊。
1）液体受限而固体可自由运动（如：沉降、浮选、结晶、电解等） ; 2）固体受限而液体可自由运动（如：干燥、过滤、筛分、蒸发等） ； 3）固液两相同时运动（如水力旋流器、流态化分级设备等）。
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1.1.4 固液分离所包含的两类因素或参数
从统一的物理角度分析所有固液分离过程，所有的固液分 离均包含两类因素和参数
课程考核方式
期末开卷考试：70%； 平时成绩：30%（考勤：15%，课堂作业：15%）。
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Chapter 1 概述
固液分离（solid-liquid separation） ：把生产中含水的中间产品
或最终产物（包括排出物）的液相与固相分开。 广泛应用于矿业、湿法冶金、化工、制药、环境、生物制品等许多工